JP6593095B2 - 印加電圧制御装置、画像形成装置、印加電圧制御方法、印加電圧制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、印加電圧制御装置、画像形成装置、印加電圧制御方法、印加電圧制御プログラムに関する。

近年、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の複製に用いられる複写機等の画像形成装置は欠かせない機器となっている。このような画像形成装置のうち、電子写真方式を利用した画像形成装置が知られている。

電子写真方式の画像形成装置は、画像を形成する際にはまず、感光体ドラム等の回転する像担持体の表面を帯電させることで静電潜像を形成し、顕像剤である帯電したトナーをその静電潜像に沿って付着させることにより現像することで上記像担持体の表面にトナー画像を作像する。そして、電子写真方式の画像形成装置は、上記像担持体の表面に作像されたトナー画像を転写紙上に転写し、トナー画像が転写された転写紙を加熱しながら加圧することにより、付着されたトナーを上記転写紙に定着させることで画像を形成するようになっている。

また、このような電子写真方式の画像形成装置は、内部で発生した磁力による静電的引力により表面にトナーを担持しながら回転することで、像担持体に対向する領域、即ち、静電潜像を現像する領域（以下、「現像領域」とする）までトナーを搬送する現像ローラを備えている。

その上で、電子写真方式の画像形成装置は、静電潜像を現像する際にはまず、表面にトナーが担持された状態の現像ローラを回転させることで現像領域までトナーを搬送すると共に、現像領域において現像ローラに現像バイアスを印加する。そして、電子写真方式の画像形成装置は、上記現像バイアスがトナーと現像ローラ表面との静電気的引力を上回ることで、現像ローラの表面からトナーを離脱させ、離脱させたトナーを回転する像担持体表面に形成された静電潜像に向けて静電的に移動させる。このようにして電子写真方式の画像形成装置は、静電潜像を現像するようになっている（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、通常、現像領域における現像ローラ表面と像担持体表面との間の距離（以下、「現像ギャップ」とする）は、現像ローラ及び像担持体の偏心等により、現像ローラ及び像担持体の回転に伴って周期的に変動する。そして、このような電子写真方式の画像形成装置において現像ギャップが変動すると、現像ローラに印加されている現像バイアスによる電界は、現像ギャップが小さいときには強くなり、一方、現像ギャップが大きいときには弱くなる。

そのため、従来の電子写真方式の画像形成装置においては、現像ギャップが小さいときには静電潜像に移動するトナー量が増えてその部分に対応する画像の濃度は濃くなり、一方、現像ギャップが大きいときには静電潜像に移動するトナー量が減ってその部分に対応する画像の濃度は薄くなるといった現象が生じることになる。その結果、このような従来の電子写真方式の画像形成装置においては、現像ギャップの変動に由来して、周期的な画像濃度ムラが発生してしまうといった問題がある。

本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、電子写真方式の画像形成装置において、形成される画像の品質を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、現像剤を担持する現像剤担持部と潜像を担持する潜像担持部とが対向する現像領域において、前記現像剤担持部から前記現像剤を前記潜像に向けて移動させるために印加される交流現像の電圧を制御する印加電圧制御装置であって、前記交流現像の平均電位と前記潜像における電位との差の絶対値である現像ポテンシャルの大きさに応じて、前記交流現像における引き戻し時のバイアスが一定となるように、前記交流現像の最大電圧値と最小電圧値との電位差を決定する電位差決定部と、決定された前記電位差となるように前記交流現像の電圧を制御する印加電圧制御部と、前記電位差の基準値を決定する電位差基準値決定部と、前記現像ポテンシャルの基準値を決定する現像ポテンシャル基準値決定部と、前記現像剤の転写紙への目標付着量に応じて前記現像ポテンシャルの値を前記基準値から変更する現像ポテンシャル変更部と、を備え、前記電位差決定部は、前記電位差を、前記電位差の基準値−（前記現像ポテンシャルの基準値−変更後の前記現像ポテンシャルの値）×２に決定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置において、形成される画像の品質を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の機能構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の主走査方向からの断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置に取り付けられている作像ユニットの主走査方向からの断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置に取り付けられている作像ユニットの斜め上からの透過図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の主走査方向からの断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置が、現像ローラに印加する現像バイアスの経時変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において、現像時及び引き戻し時のバイアスが現像ローラに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るＤＣ現像により静電潜像を現像する画像形成装置において、ＤＣ電圧が現像バイアスとして現像ローラに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るＡＣ現像により静電潜像を現像する画像形成装置において、現像時のバイアスが現像ローラに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るＡＣ現像により静電潜像を現像する画像形成装置において、引き戻し時のバイアスが現像ローラに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において、現像時のバイアスが現像ローラに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において、引き戻し時のバイアスが現像ローラに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る各方法で静電潜像が現像される場合において、現像バイアスが現像ローラに印加されているときの感光体ドラム表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る画像形成装置により静電潜像が現像される場合において、現像時のバイアスが現像ローラに印加されているときの感光体ドラム表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化を、Ｄｕｔｙ及びＶｐｐの組み合わせ毎に示すグラフである。 本発明の実施形態に係るＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラム表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像バイアスによる変化を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るトナー帯電量決定テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルの一例を示す図である。 従来の画像形成装置における現像ポテンシャルと引き戻し時のバイアスとの関係について説明するための図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置における現像ポテンシャルと引き戻し時のバイアスとの関係について説明するための図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置が現像バイアスのＶｐｐを決定する際の処理を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。まず、本実施形態に係る画像形成装置１のハードウェア構成について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置１のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。尚、画像形成装置１は、図１に示すハードウェア構成に加えて、プリンタ、スキャナ、ファクシミリを実現するためのエンジンを備える。

図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、一般的なサーバやＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等と同様の構成を含む。即ち、本実施形態に係る画像形成装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３０、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）４０及びＩ／Ｆ５０がバス９０を介して接続されている。また、Ｉ／Ｆ５０には表示部６０、操作部７０及び専用デバイス８０が接続されている。

ＣＰＵ１０は演算手段であり、画像形成装置１全体の動作を制御する。ＲＡＭ２０は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１０が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ３０は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。ＨＤＤ４０は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や、印加電圧制御プログラムなどの各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納される。

Ｉ／Ｆ５０は、バス９０と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。表示部６０は、ユーザが画像形成装置１の状態を確認するための視覚的ユーザインタフェースであり、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置によって実現される。操作部７０は、キーボードやマウス等、ユーザが画像形成装置１に情報を入力するためのユーザインタフェースである。専用デバイス８０は、プリンタ、スキャナ、ファクシミリにおいて専用の機能を実現するためのハードウェアである。

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ３０やＨＤＤ４０若しくは図示しない光学ディスク等の記憶媒体に格納されたプログラムがＲＡＭ２０に読み出され、ＣＰＵ１０がＲＡＭ２０にロードされたプログラムに従って演算を行うことにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係る画像形成装置１の機能を実現する機能ブロックが構成される。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１の機能構成について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を模式的に示すブロック図である。尚、図２においては、電気的接続を実線の矢印で示しており、転写紙若しくは文書束の流れを破線の矢印で示している。

図２に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、コントローラ１００、給紙テーブル２００、プリントエンジン３００、プリント用排紙トレイ４００、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ：原稿自動搬送装置）５００、スキャナエンジン６００、スキャン用排紙トレイ７００、ディスプレイパネル８００、ネットワークＩ／Ｆ９００を有する。また、コントローラ１００は、主制御部１１０、エンジン制御部１２０、画像処理部１３０、操作表示制御部１４０及び入出力制御部１５０を有する。

給紙テーブル２００は、画像形成部であるプリントエンジン３００に転写紙を給紙する。プリントエンジン３００は、給紙テーブル２００から搬送されてきた転写紙に対して画像形成出力を実行することにより画像を描画する画像形成部である。本実施形態に係るプリントエンジン３００の具体的態様としては、電子写真方式による画像形成機構である。このプリントエンジン３００により画像が描画された画像形成済みの転写紙は、プリント用排紙トレイ４００に排紙される。プリントエンジン３００は、図１に示す専用デバイス８０によって実現される。

ＡＤＦ５００は、原稿読取部であるスキャナエンジン６００に原稿を自動搬送する。スキャナエンジン６００は、光学情報を電気信号に変換する光電変換素子を含む原稿読取部であり、ＡＤＦ５００により自動搬送されてきた原稿、若しくは、図示しない原稿台ガラスにセットされた原稿を光学的に走査して読み取って画像情報を生成する原稿読取部である。ＡＤＦ５００により自動搬送されてスキャナエンジン６００により読み取られた原稿は、スキャン用排紙トレイ７００に排紙される。ＡＤＦ５００及びスキャナエンジン６００は、図１に示す専用デバイス８０によって実現される。

ディスプレイパネル８００は、画像形成装置１の状態を視覚的に表示する出力インタフェースであると共に、タッチパネルとしてユーザが画像形成装置１を直接操作し若しくは画像形成装置１に対して情報を入力する際の入力インタフェースでもある。即ち、ディスプレイパネル８００は、ユーザによる操作を受けるための画像を表示する機能を含む。ディスプレイパネル８００は、図１に示す表示部６０及び操作部７０によって実現される。

ネットワークＩ／Ｆ９００は、画像形成装置１がネットワークを介して管理者用端末やＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の他の機器と通信するためのインタフェースであり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インタフェース、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）（登録商標）、ＦｅｌｉＣａ（登録商標）等のインタフェースが用いられる。このように、本実施形態に係る画像形成装置１は、ネットワークＩ／Ｆ９００を介して接続された端末から印刷依頼の画像データや、印刷要求などの各種制御コマンドを受信する。ネットワークＩ／Ｆ９００は、図１に示すＩ／Ｆ５０によって実現される。

コントローラ１００は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成される。具体的には、ＲＯＭ３０やＨＤＤ４０等の不揮発性記憶媒体に格納されたファームウェア等の制御プログラムが、ＲＡＭ２０にロードされ、それらのプログラムに従ってＣＰＵ１０が演算を行うことにより構成されるソフトウェア制御部と集積回路などのハードウェアとによってコントローラ１００が構成される。コントローラ１００は、画像形成装置１全体を制御する制御部として機能する。そのため、本実施形態においては、コントローラ１００が印加電圧制御装置として機能する。

主制御部１１０は、コントローラ１００に含まれる各部を制御する役割を担い、コントローラ１００の各部に命令を与える。また、主制御部１１０は、入出力制御部１５０を制御し、ネットワークＩ／Ｆ９００及びネットワークを介して他の装置にアクセスする。エンジン制御部１２０は、プリントエンジン３００、スキャナエンジン６００等の駆動部を制御し若しくは駆動させる。

画像処理部１３０は、主制御部１１０の制御に従い、ＰＤＬ（Ｐａｇｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）等により記述された画像情報、例えば、入力された印刷ジョブに含まれる文書データ若しくは画像データに基づいて描画情報を出力情報として生成する。この描画情報とは、ＣＭＹＫのビットマップデータ等の情報であり、画像形成部であるプリントエンジン３００が画像形成動作において形成すべき画像を描画するための情報である。

また、画像処理部１３０は、スキャナエンジン６００から入力される撮像データを処理し、画像データを生成する。この画像データとは、スキャナ動作の結果物として画像形成装置１に格納され若しくはネットワークＩ／Ｆ９００及びネットワークを介して他の機器に送信される情報である。尚、本実施形態に係る画像形成装置１は、画像情報の代わりに描画情報が直接入力され、直接入力された描画情報に基づいて画像形成出力を実行することも可能である。

操作表示制御部１４０は、ディスプレイパネル８００に情報表示を行い若しくはディスプレイパネル８００を介して入力された情報を主制御部１１０に通知する。入出力制御部１５０は、ネットワークＩ／Ｆ９００及びネットワークを介して入力される信号や命令を主制御部１１０に入力する。

次に、本実施形態に係るプリントエンジン３００の詳細な構成について、図３〜図５を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る画像形成装置１の主走査方向からの断面図である。図４は、本実施形態に係る画像形成装置１に取り付けられている作像ユニット３２０の主走査方向からの断面図である。図５は、本実施形態に係る画像形成装置１に取り付けられている作像ユニット３２０の斜め上からの透過図である。

図３に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、給紙テーブル２００から給紙された転写紙２に対してプリントエンジン３００により画像を形成した後、プリント用排紙トレイ４００に排紙する構成を備えるものである。

また、図３に示すように、本実施形態に係るプリントエンジン３００は、無端状搬送手段３１０に沿って各色の各作像ユニット３２０が並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。即ち、本実施形態に係るプリントエンジン３００は、駆動ローラ３１２と従動ローラ３１３とに架け渡された搬送ベルト３１１に沿って、この搬送ベルト３１１の搬送方向の上流側から順に、複数の作像ユニット、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃ、Ｍ版作像ユニット３２０Ｍ、Ｙ版作像ユニット３２０Ｙ、Ｋ版作像ユニット３２０Ｋが配列されて構成されている。

これら複数の作像ユニット３２０Ｃ、３２０Ｍ、３２０Ｙ、３２０Ｋは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。Ｃ版作像ユニット３２０Ｃはシアンの画像を、Ｍ版作像ユニット３２０Ｍはマゼンタの画像を、Ｙ版作像ユニット３２０Ｙはイエローの画像を、Ｋ版作像ユニット３２０Ｋはブラックの画像をそれぞれ形成する。尚、以下の説明においては、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃについて具体的に説明するが、他の作像ユニット３２０Ｍ、３２０Ｙ、３２０ＫはＣ版作像ユニット３２０Ｃと同様であるので、その他の作像ユニット３２０Ｍ、３２０Ｙ、３２０Ｋの各構成要素については、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃの各構成要素に付したＣに替えて、Ｍ、Ｙ、Ｋによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。

搬送ベルト３１１は、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性材料により構成され、回転駆動される駆動ローラ３１２と従動ローラ３１３とに架け渡されたエンドレスのベルト、即ち、無端状ベルトであって、各作像ユニット、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃ、Ｍ版作像ユニット３２０Ｍ、Ｙ版作像ユニット３２０Ｙ、Ｋ版作像ユニット３２０Ｋによって中間転写画像が形成される中間転写ベルトである。駆動ローラ３１２は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ３１２と、従動ローラ３１３とが搬送ベルト３１１を移動させる。

Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、搬送ベルト３１１にシアンの中間転写画像を作像する。尚、図４及び図５に示すように、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、感光体としての感光体ドラム３２１Ｃ、この感光体ドラム３２１Ｃの周囲に配置された帯電ユニット３２２Ｃ、現像ユニット３２３Ｃ、除電器３２４Ｃ、トナー回収ユニット３２５Ｃ、潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃ、潤滑剤均一化ブレード３２７Ｃを備える。このＣ版作像ユニット３２０Ｃは、それぞれが独立して構成されていても良いが、帯電ユニット３２２Ｃ、現像ユニット３２３Ｃ、除電器３２４Ｃ、トナー回収ユニット３２５Ｃ、潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃ、潤滑剤均一化ブレード３２７Ｃの少なくとも一つと感光体ドラム３２１Ｃとが一体的に構成され、画像形成装置１から着脱自在なプロセスカートリッジとして構成されていても良い。図４、図５は、図３の各版の作像ユニット３２０を切り出した図である。

このように構成されたＣ版作像ユニット３２０Ｃは、画像形成に先だって、潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃにより潤滑剤を感光体ドラム３２１Ｃの表面上に塗布し、塗布された潤滑剤を潤滑剤均一化ブレード３２７Ｃにより均一な厚さになるように均して感光体ドラム３２１Ｃの表面上に定着させる。

このように、画像形成に先だって感光体ドラム３２１Ｃの表面上に潤滑剤を塗布する理由としては、感光体ドラム３２１Ｃの表面上とこれに接触する機構部との間の摩擦係数を低下させて、感光体ドラム３２１Ｃと上記機構部との上記接触部の摩耗を低減させたり、トナー回収ユニット３２５Ｃが感光体ドラム３２１Ｃの表面上に残留したトナーを回収する際の効率を向上させたり、像担持体の表面とクリーニングブレードのエッジ部分とで摩擦音が発生することを防止したりするためである。

また、この他、画像形成に先だって感光体ドラム３２１Ｃの表面上に潤滑剤を塗布する理由としては、帯電ユニット３２２Ｃが感光体ドラム３２１Ｃの表面を帯電させる際の電流からその表面を保護することで、その際の帯電電流により感光体ドラム３２１Ｃの表面が消耗するといった問題を防止するためである。

そして、感光体ドラム３２１Ｃの表面上に塗布された潤滑剤は、継時的に、若しくは、感光体ドラム３２１Ｃの駆動に伴って劣化や消耗が進行するが、その分は新たに潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃから塗布されることで、継続的に潤滑剤塗布による効果が得られる。

尚、図４に示すように、本実施形態に係る潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃは、感光体ドラム３２１Ｃの回転方向においてトナー回収ユニット３２５よりも下流側に配置され、現像ユニット３２３Ｃよりも上流側に配置されている。また、図４に示すように、本実施形態に係る潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃは、固形潤滑剤３２６ａ、潤滑剤塗布ローラ３２６ｂ、固形潤滑剤押圧スプリング３２６ｃを備える。

潤滑剤塗布ローラ３２６ｂは、感光体ドラム３２１Ｃに対向する位置に配置され、感光体ドラム３２１Ｃ及び固形潤滑剤３２６ａに接触しながら回転することで固形潤滑剤３２６ａを削り取り、削り取った潤滑剤を感光体ドラム３２１に塗布する。固形潤滑剤押圧スプリング３２６ｃは、固形潤滑剤３２６ａを潤滑剤塗布ローラ３２６ｂに押し付けるための押圧力を発生する圧縮スプリングである。

そして、上記のようにして感光体ドラム３２１Ｃの表面上に潤滑剤が塗布されると、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、画像形成に際してシアンの中間転写画像を搬送ベルト３１１に形成する。即ち、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、画像形成に際してまず、感光体ドラム３２１Ｃの表面を暗中にて帯電ユニット３２２Ｃにより一様に帯電させる。そして、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、一様に帯電した感光体ドラム３２１Ｃへ光書き込み装置３３０Ｃからシアン画像に対応した光を照射させることにより静電的に書き込みを行い、感光体ドラム３２１Ｃの表面にシアン画像に対応した静電潜像を形成する。

また、図４に示すように、本実施形態に係る帯電ユニット３２２Ｃは、帯電ローラ３２２ａ、帯電ローラクリーナ３２２ｂを備える。帯電ローラ３２２ａは、帯電バイアスが印加されて感光体ドラム３２１Ｃの表面に近接することで、印加された帯電バイアスの作用により感光体ドラム３２１Ｃの表面を一様に帯電させる。

帯電ローラクリーナ３２２ｂは、帯電ローラ３２２ａに当接することで、帯電ローラ３２２ａの表面上の汚れを除去する。このように、帯電ローラ３２２ａの表面上の汚れを除去する理由として、帯電ローラ３２２ａの表面が汚れた場合、汚れが付着した部分の帯電能力が落ち、感光体ドラム３２１Ｃを狙いの電位に帯電させることができなくなり、帯電不良による異常画像が発生することを防ぐためである。

そして、上記のようにして感光体ドラム３２１Ｃの表面にシアン画像に対応した静電潜像が形成されると、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、現像ユニット３２３Ｃによりこの静電潜像をシアントナーで可視像化することにより感光体ドラム３２１Ｃの表面上にシアンのトナー画像を形成する。

尚、図４及び図５に示すように、本実施形態に係る現像ユニット３２３Ｃは、第一の現像剤搬送スクリュー３２３ａ、第二の現像剤搬送スクリュー３２３ｂ、現像ローラ３２３ｃを備える。現像ローラ３２３ｃは、感光体ドラム３２１Ｃと対向する位置に配置され、内部で電界を発生することで、感光体ドラム３２１Ｃに付着させるためのトナーを担持するトナー担持体としての役割を担う。このとき、現像ローラ３２３ｃは、図４に破線で示すＰ１〜Ｐ５の５か所の法線方向の磁束密度に磁力が及ぶように電界を発生させる。

第一の現像剤搬送スクリュー３２３ａ及び第二の現像剤搬送スクリュー３２３ｂは、現像ローラ３２３ｃの下方に配置され、夫々が互いに反対の方向に回転することにより、トナーボトル３５０Ｃから不図示のトナー供給機構により供給されるシアントナーをキャリアと共に攪拌しながら主走査方向（スクリュー回転軸方向）の全体に行き渡るように搬送する。このとき、第一の現像剤搬送スクリュー３２３ａにより現像ユニット３２３Ｃの端部まで搬送されたトナー及びキャリアは、他方の第二の現像剤搬送スクリュー３２３ｂに受け渡され、第二の現像剤搬送スクリュー３２３ｂにより現像ユニット３２３Ｃのもう一方の端部まで搬送されたトナー及びキャリアは、他方の第一の現像剤搬送スクリュー３２３ａに受け渡されることで現像ユニット３２３Ｃ内において主走査方向の全体に行き渡るように循環搬送される。

そして、第二の現像剤搬送スクリュー３２３ｂにより搬送されている現像剤は、現像ローラ３２３ｃ内部で発生する電界によりその表面に汲み上げられて付着し、現像ローラ３２３ｃの回転に伴って搬送され、ドクターブレードにより所定の層厚に規制された後、感光体ドラム３２１Ｃと対向する対向領域、即ち、静電潜像を現像する領域（以下、「現像領域」とする）まで搬送される。即ち、本実施形態においては、現像ローラ３２３ｃが現像剤担持部として機能する。

このようにして、現像領域まで搬送されてきた現像剤中のトナーは、現像ローラ３２３ｃと感光体ドラム３２１Ｃとの間で発生する現像バイアスの作用により、現像領域において、感光体ドラム３２１Ｃの表面に形成されたシアン画像に対応した静電潜像へ静電的に移動して感光体ドラム３２１Ｃの表面に付着する。このようにして、現像ユニット３２３Ｃは、静電潜像をシアントナーで可視像化することにより感光体ドラム３２１Ｃの表面上にシアンのトナー画像を形成する。即ち、本実施形態においては、感光体ドラム３２１が画像担持部として機能する。

尚、本実施形態においては、二成分現像方式の例について説明するが、一成分現像方式であっても良い。即ち、本実施形態に係る画像形成装置１は、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤に限らず、トナー中に磁性粉を含有する磁性トナーから成る一成分現像剤を用いる画像形成装置であっても良い。

Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、このトナー画像を、感光体ドラム３２１Ｃと搬送ベルト３１１とが当接若しくは最も接近する位置（以下、「前段転写位置」とする）で、一次転写ローラ３４０Ｃを付勢部材によって感光体ドラム３２１Ｃに押し当てることで搬送ベルト３１１上に転写する。

この転写により、搬送ベルト３１１上にはシアンのトナーによる画像、即ち、シアンの中間転写画像が形成される。尚、このとき、一次転写ローラ３４０Ｃには転写バイアスが印加され、その転写バイアスによって前段転写位置における感光体ドラム３２１Ｃと一次転写ローラ３４０Ｃの間で転写電界が形成されており、この転写電界の作用により感光体ドラム３２１Ｃから搬送ベルト３１１にトナー画像が転写される。

Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、シアンの中間転写画像を搬送ベルト３１１に形成し終えると、感光体ドラム３２１Ｃの表面上に残留したトナー（以下、「残留トナー」とする）をトナー回収ユニット３２５Ｃにより回収した後、感光体ドラム３２１Ｃの表面を除電器３２４Ｃにより除電し、次の画像形成のための準備、例えば、トナーボトル３５０Ｃから不図示のトナー供給機構により現像ユニット３２３Ｃへシアンのトナーの補給等を行って待機する。このトナーボトル３５０Ｃは、画像形成装置１の上部に形成されるプリント用排紙トレイ４００を開くことにより、画像形成装置１から脱着可能なように構成されている。尚、トナーボトル３５０Ｃから現像ユニット３２３Ｃへのトナーの補給は、画像形成動作の直後でなくとも所定のタイミングで必要に応じて行われる。

尚、図４に示すように、本実施形態に係るトナー回収ユニット３２５Ｃは、クリーニングブレード３２５ａ、回収トナー搬送スクリュー３２５ｂ、回収トナー搬送路３２５ｃを備える。

クリーニングブレード３２５ａは、ウレタンゴム等の弾性を有する素材により構成されたエッジ部分が、感光体ドラム３２１Ｃの回転方向に対向する向きからその表面に押し当てられることにより、そのエッジ部分で感光体ドラム３２１Ｃの表面上に残留したトナーを掻きとり、掻きとったトナーを回収トナー搬送路３２５ｃ内に回収する。

回収トナー搬送スクリュー３２５ｂは、回収トナー搬送路３２５ｃ内に回収されたトナー（以下、「回収トナー」とする）を回収トナー搬送路３２５ｃに沿って搬送する。このようにして搬送される回収トナーは、廃棄されたトナーを収納するための容器である不図示の廃棄トナー収納容器に向かって搬送されて廃棄され、若しくは、現像ユニット３２３Ｃに向かって搬送されて再利用される。

以上のようにして、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃにより搬送ベルト３１１上に転写されたシアンのトナーによる画像、即ち、シアンの中間転写画像は、駆動モータと駆動ローラ３１２と従動ローラ３１３とにより搬送ベルト３１１を移動させることで次のＭ版作像ユニット３２０Ｍに搬送される。Ｍ版作像ユニット３２０Ｍは、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム３２１Ｍ上にマゼンタのトナー画像を形成し、そのマゼンタのトナー画像を既に形成されたシアンの中間転写画像に重畳して搬送ベルト３１１上に転写する。この転写により、搬送ベルト３１１上にはマゼンタのトナーによる画像、即ち、マゼンタの中間転写画像が形成される。このようにして、搬送ベルト３１１上にシアンとマゼンタとの中間転写画像が形成される。

搬送ベルト３１１上に形成されたシアン、マゼンタの中間転写画像は、さらに次の作像ユニット、Ｙ版作像ユニット３２０Ｙ、Ｋ版作像ユニット３２０Ｋに順次搬送され、同様の動作により、感光体ドラム３２１Ｙ上に形成されたイエローのトナー画像と、感光体ドラム３２１Ｋ上に形成されたブラックのトナー画像とが、既に形成されている中間転写画像に重畳されて搬送ベルト３１１上に転写される。この転写により、搬送ベルト３１１上にはイエローのトナーによる画像とブラックのトナーによる画像、即ち、イエローとブラックとの中間転写画像が形成される。こうして、搬送ベルト３１１上にフルカラーの中間転写画像が形成される。

このようにして搬送ベルト３１１上にフルカラーの中間転写画像が形成されると、給紙テーブル２００に収納された転写紙２が最も上のものから順に給紙ローラ２１０と分離ローラ対２２０とにより分離給紙されてレジストローラ対２３０に向かって送り出される。そして、転写紙２は、レジストローラ対２３０でスキューが修正された後、レジストローラ対２３０により搬送ベルト３１１の搬送タイミングに合わせてその搬送経路上において転写紙２と搬送ベルト３１１とが接触する位置若しくは最も接近する位置（以下、「後段転写位置」とする）に搬送される。

このようにして搬送された転写紙２は、後段転写位置において二次転写ローラ３６０が付勢部材によって従動ローラ３１３に押し当てられることで、搬送ベルト３１１上に形成されているフルカラーの中間転写画像が転写される。これにより、転写紙２の紙面上に画像が形成される。紙面上に画像が形成された転写紙２は、更に搬送されて定着ユニット３７０にて画像形成面に垂直な方向から挟み込まれて加熱されながら加圧されることにより画像が定着された後、排紙ローラ対４１０によりプリント用排紙トレイ４００に排紙される。

尚、本実施形態に係る定着ユニット３７０は、画像形成面に垂直な方向から転写紙２を挟み込みながら回転することにより転写紙２を搬送しつつ加圧するための定着ローラ対３７１を備える。また、定着ローラ対３７１の定着面上には加熱素子が備えられており、本実施形態に係る定着ユニット３７０は、この定着ローラ対３７１により転写紙２を加熱するようになっている。このように、本実施形態に係る定着ユニット３７０は、定着ローラ対３７１により転写紙２を画像形成面に垂直な方向から挟み込むことで加熱しながら加圧し、画像を定着するようになっている。

ベルトクリーナー３８０は、後段転写位置の下流側であってＣ版作像ユニット３２０Ｃよりも上流側において搬送ベルト３１１に押し当てられたクリーニングブレード３２５ａにより搬送ベルト３１１の表面に付着したトナーを掻きとることで、搬送ベルト３１１をクリーニングする。

このように、本実施形態においては、無端状搬送手段３１０、作像ユニット３２０、光書き込み装置３３０、一次転写ローラ３４０、トナーボトル３５０、二次転写ローラ３６０、定着ユニット３７０、ベルトクリーナー３８０によりプリントエンジン３００が構成される。

また、図３に示したように、本実施形態においては、中間転写画像が搬送ベルト３１１上に形成されてその中間転写画像が転写紙に転写される方式、即ち、間接転写方式の画像形成装置を例にして説明するが、図６に示すように、転写紙に画像が直接形成される方式、即ち、直接転写方式の画像形成装置であっても適用可能である。

図３〜図５を参照して説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、画像を形成する際にはまず、感光体ドラム３２１の表面を帯電させることで静電潜像を形成し、帯電した現像剤であるトナーをその静電潜像に沿って付着させることにより現像する。これにより、本実施形態に係る画像形成装置１は、上記感光体ドラム３２１の表面に現像剤画像であるトナー画像を作像する。そして、本実施形態に係る画像形成装置は、感光体ドラム３２１の表面に形成されたトナー画像を転写紙上に転写し、トナー画像が転写された転写紙を加熱しながら加圧することにより、付着されたトナーを上記転写紙に定着させることで画像を形成するようになっている。

また、図３〜図５を参照して説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、内部で発生した磁力による静電的引力により表面にトナーを担持しながら回転することで、感光体ドラムに対向する領域、即ち、静電潜像を現像する領域（現像領域）までトナーを搬送する現像ローラ３２３ｃを備えている。

その上で、本実施形態に係る画像形成装置１は、静電潜像を現像する際にはまず、表面にトナーが担持された状態の現像ローラ３２３ｃを回転させることで現像領域までトナーを搬送すると共に、現像領域において現像ローラ３２３ｃに現像バイアスを印加する。そして、本実施形態に係る画像形成装置１は、上記現像バイアスがトナーと現像ローラ３２３ｃ表面との静電気的引力を上回ることで、現像ローラ３２３ｃの表面からトナーを離脱させ、離脱させたトナーを回転する感光体ドラム３２１表面に形成された静電潜像に向けて静電的に移動させる。このようにして本実施形態に係る画像形成装置１は、静電潜像を現像するようになっている。

このとき、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像バイアスとして、直流電圧であるＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧に対して交流電圧であるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧（矩形波、のこぎり波等）を重畳して現像ローラ３２３ｃに印加するＡＣ現像（交流現像）により静電潜像を現像するように構成されている。

ここで、本実施形態に係る画像形成装置１が、感光体ドラム３２１に形成された静電潜像を現像する際のＡＣ現像の原理について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係る画像形成装置１が、現像ローラ３２３ｃに印加する現像バイアスの経時変化を示す図である。

このとき、本実施形態に係る画像形成装置１は、ＡＣ電圧の最大電圧値と最小電圧値との電位差（以下、「Ｖｐｐ」とする）がＰ_ａ−Ｐ_ｂボルト（Ｖ）となるように、最大電圧値がＰ_ａＶ、最小電圧値がＰ_ｂＶのＡＣ電圧とＤＣ電圧を現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加するように構成されている。

また、このとき、本実施形態に係る画像形成装置１は、最大電圧値（Ｐ_ａＶ）と最小電圧値（Ｐ_ｂＶ）とがＡｍｓ周期で繰り返されるように、周波数が１／ＡｋＨｚのＡＣ電圧を現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加するように構成されている。このときのＡＣ電圧１周期における最大電圧値（Ｐ_ａＶ）の印加時間の割合（以下、「Ｄｕｔｙ」とする）は、最大電圧値（Ｐ_ａＶ）の印加時間をＢｍｓとすると、Ｂ／Ａにより算出され、図７においてはα％である。従って、図７においては、ＡＣ現像の平均電圧Ｖ_ａｖｅは、（α／１００）・Ｐ_ａ＋（１−α／１００）・Ｐ_ｂ（Ｖ）となる。この平均電圧がＡＣ現像における現像バイアスのＤＣ電圧（成分）であり、この平均電圧と感光体ドラム３２１の露光部の電位との差の絶対値が後述する現像ポテンシャルである。

そして、このようなＡＣ現像の現像バイアスとして静電潜像が現像される際、本実施形態に係る画像形成装置１においては、現像バイアスが最小電圧値（Ｐ_ｂＶ）のときに現像ローラ３２３ｃから感光体ドラム３２１へトナーが移動し、一方、現像バイアスが最大電圧値（Ｐ_ａＶ）のときには感光体ドラム３２１に一度付着したトナーの一部が現像ローラ３２３ｃへ引き戻されることになる。

このように、本実施形態に係る画像形成装置１においては、現像バイアスが最小電圧値のときに静電潜像が現像され、一方、現像バイアスが最大電圧値のときには感光体ドラム３２１に一度付着したトナーの一部が現像ローラ３２３ｃへ引き戻されることになる。以下では、現像バイアスにおける最小電圧値を「現像時のバイアス」、最大電圧値を「引き戻し時のバイアス」と呼称する。

このようにして静電潜像が現像された場合の現像領域付近における感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量を図８に示す。図８は、本実施形態に係る画像形成装置１において、現像時及び引き戻し時のバイアスが現像ローラ３２３ｃに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。

尚、図８においては、現像時のバイアスのときの感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量を実線で示し、引き戻し時のバイアスのときの感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量を破線で示している。また、図８においては、感光体ドラム３２１表面と現像ローラ３２３ｃ表面との最近接位置からの感光体ドラム３２１の周回方向における距離を横軸としている。また、図８の横軸においては、感光体ドラム３２１の回転方向上流側、即ち、現像領域への入口側を−（マイナス）で表し、回転方向下流側、即ち、現像領域からの出口側を＋（プラス）で表している。また、図８においては、感光体ドラム３２１表面の１ｃｍ^２当たりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ^２）を示している。

図８に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１においては、現像時のバイアスのとき、引き戻し時のバイアスのとき共に、現像領域への入口側から現像領域からの出口側に向けて、感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量は増加する傾向にある。この理由として、感光体ドラム３２１表面は、現像領域への入口側においては、現像領域を通過する前に位置しており、現像領域からの出口側においては、現像領域を通過した後に位置するためである。

また、図８に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１において、現像ローラ３２３ｃに引き戻し時のバイアスが印加されているときの感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量は、現像時のバイアスが印加されているときよりも少なくなっている。これは、本実施形態に係る画像形成装置１において、現像ローラ３２３ｃに引き戻し時のバイアスが印加されると、感光体ドラム３２１に一度付着したトナーの一部が現像ローラ３２３ｃへ引き戻されるためである。

ところで、通常、現像領域における現像ローラ３２３ｃ表面と感光体ドラム３２１表面との間の距離（以下、「現像ギャップ」とする）は、現像ローラ３２３ｃ及び感光体ドラム３２１の偏心等により、現像ローラ３２３ｃ及び感光体ドラム３２１の回転に伴って周期的に変動する。そして、このように現像ギャップが変動すると、現像ローラ３２３ｃに印加されている現像バイアスによる電界は、現像ギャップが小さいときには強くなり、一方、現像ギャップが大きいときには弱くなる。

そのため、このように、現像ギャップが変動する画像形成装置においては、現像ギャップが小さいときには静電潜像に移動するトナー量が増えてその部分に対応する画像の濃度は濃くなり、一方、現像ギャップが大きいときには静電潜像に移動するトナー量が減ってその部分に対応する画像の濃度は薄くなるといった現象が生じる。その結果、このように、現像ギャップが変動する画像形成装置においては、現像ギャップの変動に由来して、周期的な画像濃度ムラが発生してしまうといった問題がある。

このような現像ギャップの変動に由来して発生する周期的な画像濃度ムラは、図９、図１０及び図１１に示すように、ＡＣ現像よりも、現像バイアスとしてＤＣ電圧のみを現像ローラ３２３ｃに印加することで静電潜像を現像するＤＣ現像の方が顕著に表れる。

図９は、ＤＣ現像により静電潜像を現像する画像形成装置において、ＤＣ電圧が現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。図１０は、ＡＣ現像により静電潜像を現像する画像形成装置において、現像時のバイアスが現像ローラ３２３ｃに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。図１１は、ＡＣ現像により静電潜像を現像する画像形成装置において、引き戻し時のバイアスが現像ローラ３２３ｃに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。尚、図１０、図１１においては、現像バイアスとして高周波数のＡＣ電圧が用いられているときについて示している。

また、図９、図１０及び図１１においては、現像ギャップが０．２ｍｍの場合を実線で示し、０．２２５ｍｍの場合を点線で示し、０．２６ｍｍの場合を破線で示し、０．３ｍｍの場合を長破線で示している。また、図９、図１０及び図１１においては、感光体ドラム３２１表面と現像ローラ３２３ｃ表面との最近接位置からの感光体ドラム３２１の周回方向における距離を横軸としている。また、図９、図１０及び図１１の横軸においては、感光体ドラム３２１の回転方向上流側、即ち、現像領域への入口側を−（マイナス）で表し、回転方向下流側、即ち、現像領域からの出口側を＋（プラス）で表している。また、図９、図１０及び図１１においては、感光体ドラム３２１表面の１ｃｍ^２当たりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ^２）を示している。

図９と図１０、図９と図１１との比較からわかるように、ＤＣ現像により静電潜像を現像する画像形成装置においては、現像領域からの出口付近における感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化は、ＡＣ現像に比べて大きくなっている。即ち、ＡＣ現像により静電潜像を現像する画像形成装置においては、現像領域からの出口付近における感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化は、ＤＣ現像に比べて小さくなっている。

このように、現像ギャップの変動に由来して発生する周期的な画像濃度ムラは、図１０、図１１に示すように、ＡＣ現像においても現れるが、図９に示すように、ＤＣ現像の方がより顕著に表れる。例えば、感光体ドラム３２１表面と現像ローラ３２３ｃ表面との最近接位置からの感光体ドラム３２１の周回方向における距離が０．００１〜０．００２のときで比較すると、ＤＣ現像（図９）では、ＡＣ現像（図１０、図１１）よりも、現像ギャップの変動によるトナー付着量の変化は大きくなっている。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１は、ＡＣ現像により静電潜像を現像するようになっている。

但し、ＡＣ現像において、現像ギャップの変動に由来して周期的な画像濃度ムラが発生してしまうといった問題は、所定の周波数を超える高周波数のＡＣ電圧が現像バイアスとして現像ローラに印加された場合にのみ生じ、本実施形態に係る画像形成装置１のように、周波数が所定の周波数以下の低周波数のＡＣ電圧が現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加される場合には生じない。

現像ギャップの変動に由来して周期的な画像濃度ムラが高周波数のＡＣ電圧の場合にのみ生じる理由について説明する。そのためにまず、現像ギャップと感光体ドラム３２１へのトナー付着量との関係について説明する。現像ローラ３２３ｃに印加されている現像バイアスによる電界は、現像ギャップが小さいときには強くなり、反対に、現像ギャップが大きいときには弱くなる。

従って、現像ギャップが小さいときには、現像時のバイアスが印加されている間は、現像ローラ３２３ｃから感光体ドラム３２１へ移動するトナー量（以下、「現像量」とする）も多くなるが、引き戻し時のバイアスが印加されている間は、感光体ドラム３２１に一度付着して現像ローラ３２３ｃへ引き戻されるトナー量（以下、「引き戻し量」とする）も多くなる。そのため、現像ギャップが小さいときであっても、感光体ドラム３２１に過剰のトナーが付着するといったことがなく、適正量のトナーが付着することになる。

反対に、現像ギャップが大きいときには、現像時のバイアスが印加されている間は現像量も少なくなるが、引き戻し時のバイアスが印加されている間は引き戻し量も少なくなる。そのため、現像ギャップが大きいときであっても、感光体ドラム３２１に過少のトナーしか付着しないといったことがなく、適正量のトナーが付着することになる。

このように、現像量と引き戻し量とのバランスがうまくとれている場合には、現像ギャップの変動によらず、感光体ドラム３２１に適正量のトナーを付着させることが可能となる。

ところが、現像量と引き戻し量とのバランスは、高周波数のＡＣ電圧が現像バイアスとして現像ローラに印加された場合、現像領域における感光体ドラム３２１と現像ローラ３２３ｃとの最近接部分で感光体ドラム３２１に一度付着したトナーが、引き戻し時のバイアスの印加時でも現像ローラ３２３ｃに引き戻されず、感光体ドラム３２１表面でホッピングするのみでうまくとれない。そのため、高周波数のＡＣ電圧の場合には、現像量と引き戻し量とのバランスがうまくとれず、現像ギャップの変動に由来して、周期的な画像濃度ムラが発生してしまうことになる。

従って、本実施形態に係る画像形成装置１は、図７及び図８を参照して説明したように、低周波数のＡＣ電圧を現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加するように構成されている。但し、現像バイアスとして印加されるＡＣ電圧は、周波数が低すぎると、現像時のバイアスと引き戻し時のバイアスとの切り替え周期で、視認できるほどの画像濃度ムラが発生するため、低すぎない程度の周波数が好適である。

ここで、現像バイアスとして印加されるＡＣ電圧の周波数が低すぎる場合に、現像時のバイアスと引き戻し時のバイアスとの切り替え周期で、視認できるほどの画像濃度ムラが視認されやすい理由について説明する。この画像濃度ムラの範囲は、現像時のバイアスと引き戻し時のバイアスとが切り替えわる間に感光体ドラム３２１がどの程度の距離だけ回転したかを表すものとして定義され、画像濃度ムラの範囲（ｍｍ）＝感光体ドラム３２１の回転線速（ｍｍ／ｓ）／現像バイアスの周波数（Ｈｚ）により算出される。そのため、このように定義された画像濃度ムラの範囲（ｍｍ）は、現像バイアスとして印加されるＡＣ電圧の周波数が高いほど短くなるため視認されにくくなるが、周波数が低ければ低いほど長くなるため視認されやすくなる。

このような理由により、本実施形態に係る画像形成装置１は、低すぎない程度の低周波数のＡＣ電圧を現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加するように構成されている。但し、上記画像濃度ムラの範囲（ｍｍ）は、上述したように、感光体ドラム３２１の回転線速に依存するため、本実施形態に係る画像形成装置１は、感光体ドラム３２１の回転線速に応じて、現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加するＡＣ電圧の周波数を変更する。

ここまで説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ギャップの変動に由来して発生する周期的な画像濃度ムラを抑制するために、低すぎない程度の低周波数のＡＣ電圧を現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加するＡＣ現像を行うように構成されている。

但し、現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加されるＡＣ電圧が低周波数の場合、現像バイアスのＤｕｔｙ及びＶｐｐが適正値でなければ、現像ローラ３２３ｃに引き戻し時のバイアスが印加されて感光体ドラム３２１に一度付着したトナーが現像ローラ３２３ｃに引き戻される際に画像がボソつきやすくなる。そのため、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧を現像ローラ３２３ｃに印加する画像形成装置においては、現像バイアスのＤｕｔｙ及びＶｐｐが重要となる。

具体的には、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧を現像ローラ３２３ｃに印加する画像形成装置においては、画像のボソつきを抑制するために、現像バイアスのＤｕｔｙ及び引き戻し時のバイアスを共に小さくする。このとき、画像のボソつきを抑制するための現像バイアスのＤｕｔｙ及び引き戻し時のバイアスは、トナー帯電量により変動する。そのため、現像バイアスのＤｕｔｙ及び引き戻し時のバイアスを共に小さくするというのは、同一のトナー帯電量で比較した場合において小さくするというものである。

このように、現像バイアスのＤｕｔｙ及び引き戻し時のバイアスを共に小さくすることで、現像領域における感光体ドラム３２１と現像ローラ３２３ｃとの最近接部分を主として、感光体ドラム３２１に一度付着したトナーが引き戻されるようになる。このため、画像のボソつきを抑制することが可能となる。但し、Ｄｕｔｙは、小さ過ぎると、上記最近接部分においても、感光体ドラム３２１に一度付着したトナーが引き戻されなくなる値以上であることが好ましい。

このような理由により、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧を現像ローラ３２３ｃに印加する画像形成装置においては、現像バイアスのＤｕｔｙ及びＶｐｐが重要となる。先に説明したように、Ｄｕｔｙ及び引き戻し時のバイアスに影響するＶｐｐの適正値は、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量に応じて変化する。

そこで、本実施形態に係る画像形成装置１は、画像のボソつきを抑制するために、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量に基づいてＤｕｔｙ及びＶｐｐを決定するように構成されている。

このように、本実施形態に係る画像形成装置１は、低周波数のＡＣ電圧を現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加するＡＣ現像を行うように構成されると共に、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量に基づいてＤｕｔｙ及びＶｐｐを決定するように構成されている。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ギャップの変動に由来して発生する周期的な画像濃度ムラを抑制することが可能となると共に、画像のボソつきを抑制することが可能となる。これにより、本実施形態に係る画像形成装置１は、形成される画像の品質を向上させることが可能となる。

この低周波数のＡＣ電圧が印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量を図１２及び図１３に示す。図１２は、本実施形態に係る画像形成装置１において、現像時のバイアスが現像ローラ３２３ｃに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。図１３は、本実施形態に係る画像形成装置１において、引き戻し時のバイアスが現像ローラ３２３ｃに印加されているときの現像領域付近における感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量を示すグラフである。尚、図１０、図１１においては、現像バイアスとして高周波数のＡＣ電圧が用いられているときについて示しているのに対して、図１２、図１３においては、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧が用いられているときについて示しているのに対している。

また、図１２及び図１３においては、現像ギャップが０．２ｍｍの場合を実線で示し、０．２２５ｍｍの場合を点線で示し、０．２６ｍｍの場合を破線で示し、０．３ｍｍの場合を長破線で示している。また、図１２及び図１３においては、感光体ドラム３２１表面と現像ローラ３２３ｃ表面との最近接位置からの感光体ドラム３２１の周回方向における距離を横軸としている。また、図１２及び図１３の横軸においては、感光体ドラム３２１の回転方向上流側、即ち、現像領域への入口側を−（マイナス）で表し、回転方向下流側、即ち、現像領域からの出口側を＋（プラス）で表している。また、図１２及び図１３においては、感光体ドラム３２１表面の１ｃｍ^２当たりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ^２）を示している。

図１０と図１２、図１１と図１３との比較からわかるように、本実施形態に係る画像形成装置１、即ち、低周波数のＡＣ電圧を現像バイアスとしてＡＣ現像を行う画像形成装置１においては、高周波数のＡＣ電圧を現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加する場合に比較して、現像ギャップの変動に由来する周期的な画像濃度ムラが抑制されている。

その結果、図１４に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１、即ち、低周波数のＡＣ電圧を現像バイアスとしてＡＣ現像を行う画像形成装置１は、ＤＣ現像、及び、高周波数のＡＣ電圧を現像バイアスとしたＡＣ現像に比べて、現像ギャップの変動に由来する周期的な画像濃度ムラが抑制される。図１４は、各方法で静電潜像が現像される場合において、現像バイアスが現像ローラ３２３ｃに印加されているときの感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化を示すグラフである。尚、図１４において、縦軸は、感光体ドラム３２１表面の１ｃｍ^２当たりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ^２）を示し、横軸は、現像ギャップ（ｍｍ）を示している。

また、図１４においては、低周波数のＡＣ電圧を現像バイアスとしたＡＣ現像により静電潜像が現像された場合、即ち、本実施形態に係る画像形成装置１より静電潜像が現像された場合を実線で示し、高周波数のＡＣ電圧を現像バイアスとしたＡＣ現像により静電潜像が現像された場合を点線で示し、ＤＣ現像により静電潜像が現像された場合を破線で示している。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１がトナー帯電量に基づいてＤｕｔｙ及びＶｐｐを決定する方法について図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態に係る画像形成装置１により静電潜像が現像される場合において、現像時のバイアスが現像ローラ３２３ｃに印加されているときの感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化を、Ｄｕｔｙ及びＶｐｐの組み合わせ毎に示すグラフである。

尚、図１５においては、現像ユニット３２３内におけるトナー濃度がＳ_３（ｗｔ％）である場合を示している。また、図１５の各グラフにおいて、トナー帯電量がＥ_２μＣ／ｇの場合を◆を結ぶ線で示し、トナー帯電量がＥ_４μＣ／ｇの場合を■を結ぶ線で示し、トナー帯電量がＥ_８μＣ／ｇの場合を×を結ぶ線で示している。また、感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量をＭ／Ａ（ｍｇ／ｃｍ^２）で示し、現像ギャップをＧＡＰ（ｍｍ）で示している。また、図１５においては、トナー帯電量は、Ｅ_２＜Ｅ_４＜Ｅ_８であり、Ｄｕｔｙは、α_１＜α_２＜α_５＜α_７＜α_８であり、Ｖｐｐは、Ｐ_１＜Ｐ_３＜Ｐ_５＜Ｐ_６である。

図１５に示すように、感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化は、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量に応じて変動し、さらに、Ｄｕｔｙ及びＶｐｐの組み合わせに応じて変動する。

そのため、本実施形態に係る画像形成装置１は、感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化が極力小さくなるようなＤｕｔｙ及びＶｐｐの組み合わせをトナー帯電量に応じて選択するように構成されている。このように、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量に基づいてＤｕｔｙ及びＶｐｐを決定するように構成されている。

例えば、図１５においては、トナー帯電量がＥ_２μＣ／ｇの場合には、感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化は、Ｄｕｔｙ＝α_７％、Ｖｐｐ＝Ｐ_３Ｖのときが最も小さくなっている。また、図１５においては、トナー帯電量がＥ_４μＣ／ｇの場合には、感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化は、Ｄｕｔｙ＝α_５％、Ｖｐｐ＝Ｐ_３Ｖのときが最も小さくなっている。また、図１５においては、トナー帯電量がＥ_８μＣ／ｇの場合には、感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化は、Ｄｕｔｙ＝α_２％、Ｖｐｐ＝Ｐ_３Ｖのときが最も小さくなっている。

従って、本実施形態に係る画像形成装置１は、トナー濃度がＳ_３％のとき、トナー帯電量がＥ_２μＣ／ｇの場合には、Ｄｕｔｙ＝α_７％、Ｖｐｐ＝Ｐ_３Ｖとして決定し、トナー帯電量がＥ_４μＣ／ｇの場合には、Ｄｕｔｙ＝α_５％、Ｖｐｐ＝Ｐ_３Ｖとして決定し、トナー帯電量がＥ_８μＣ／ｇの場合には、Ｄｕｔｙ＝α_２％、Ｖｐｐ＝Ｐ_３Ｖとして決定する。

尚、図１５においては、例えば、トナー帯電量がＥ_８μＣ／ｇの場合、Ｄｕｔｙ＝α_５％、Ｖｐｐ＝Ｐ_６Ｖの方が、上記で決定されたＤｕｔｙ＝α_２％、Ｖｐｐ＝Ｐ_３Ｖよりも、感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化が小さくなっている。ところが、本実施形態に係る画像形成装置１は、トナー帯電量がＥ_８μＣ／ｇの場合、Ｄｕｔｙ＝α_５％、Ｖｐｐ＝Ｐ_６Ｖとして決定しない。

なぜならば、上述したように、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧を現像ローラ３２３ｃに印加する画像形成装置においては、画像のボソつきを抑制するために、現像バイアスのＤｕｔｙ及び引き戻し時のバイアスを共に小さくしなければならないが、Ｖｐｐ＝Ｐ_６Ｖという値ではＶｐｐが大きすぎて引き戻し時のバイアスも大きくなるため画像のボソつきを抑制することができないためである。

また、図１５においては、例えば、トナー帯電量がＥ_２μＣ／ｇの場合、Ｄｕｔｙ＝α_８％、Ｖｐｐ＝Ｐ_３Ｖの方が、上記で決定されたＤｕｔｙ＝α_４％、Ｖｐｐ＝Ｐ_３Ｖよりも、感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ギャップの変動による変化が小さくなっている。ところが、本実施形態に係る画像形成装置１は、トナー帯電量がＥ_２μＣ／ｇの場合、Ｄｕｔｙ＝α_８％、Ｖｐｐ＝Ｐ_３Ｖとして決定しない。

なぜならば、上述したように、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧を現像ローラ３２３ｃに印加する画像形成装置においては、画像のボソつきを抑制するために、現像バイアスのＤｕｔｙ及び引き戻し時のバイアスを共に小さくしなければならないが、Ｄｕｔｙ＝α_８％という値ではＤｕｔｙが大きすぎて画像のボソつきを抑制することができないためである。

このように、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量に基づいてＤｕｔｙ及びＶｐｐの適正値を決定するように構成されているが、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量が同一であっても、現像ユニット３２３内におけるトナー濃度が異なると、Ｄｕｔｙ及びＶｐｐの適正値も異なる。

そこで、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量だけではなく、現像ユニット３２３内におけるトナー濃度にも基づいてＤｕｔｙ及びＶｐｐを決定するように構成されている。

そのために、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ユニット３２３内におけるトナー濃度とトナー帯電量とを計測した後、図１６に示すような、現像ユニット３２３内におけるトナー濃度とトナー帯電量との組み合わせ毎にＤｕｔｙとＶｐｐが対応付けられたＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルを参照することで、Ｄｕｔｙ及びＶｐｐを決定するように構成されている。図１６は、本実施形態に係るＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルの一例を示す図である。このようなテーブルは、図１に示すＲＯＭ３０やＨＤＤ４０等の記憶媒体に記憶されている。

従って、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ユニット３２３内におけるトナー濃度とトナー帯電量とが判れば、図１６に示すようなＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルを参照することでＤｕｔｙ及びＶｐｐを決定することが可能となる。本実施形態に係る画像形成装置１は、図１６に示すようなＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルをＲＯＭ３０やＨＤＤ４０等の不揮発性の記憶媒体に記憶しているため、いつでも参照することが可能である。尚、図１６においては、トナー濃度は、Ｓ_１＜Ｓ_２＜Ｓ_３＜Ｓ_４＜Ｓ_５であり、トナー帯電量は、Ｅ_１＜Ｅ_２＜Ｅ_３＜Ｅ_４＜Ｅ_５＜Ｅ_６＜Ｅ_７＜Ｅ_８であり、Ｄｕｔｙは、α_１＜α_２＜α_３＜α_４＜α_５＜α_６＜α_７＜α_８であり、Ｖｐｐは、Ｐ_１＜Ｐ_２＜Ｐ_３＜Ｐ_４＜Ｐ_５＜Ｐ_６＜Ｐ_７である。

尚、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ユニット３２３内におけるトナー濃度を検知するためのトナー濃度検知センサを備えているため、現像ユニット３２３内におけるトナー濃度（ｗｔ％）を直接計測することができる。但し、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量を直接計測することはできない。そこで、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像γ（ｍｇ/ｃｍ^２・Ｖ）及び現像ユニット３２３内におけるトナー濃度に基づいて、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量を予測するように構成されている。

従って、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量を予測する際にはまず、現像γ（ｍｇ/ｃｍ^２・Ｖ）を計測する。ここで、現像γ（ｍｇ/ｃｍ^２・Ｖ）とは、感光体ドラム３２１の単位面積当たりのトナー付着量の現像ポテンシャルの変化による変化量のことであって、トナーの感光体ドラム３２１への付着しやすさを示す指標である。尚、ここで、現像ポテンシャルとは、現像ローラ３２３ｃに印加される現像バイアスのＤＣ成分の電位と感光体ドラム３２１の露光部の電位との差の絶対値のことである。

本実施形態に係る画像形成装置１は、この現像γを計測するにはまず、感光体ドラム３２１の単位面積当たりのトナー付着量を、現像ポテンシャルを変化させて各現像ポテンシャルにおいて計測する。このように、本実施形態に係る画像形成装置１は、感光体ドラム３２１の単位面積当たりのトナー付着量を計測する必要があるため、そのためのトナー付着量検知センサを備えている。

そして、本実施形態に係る画像形成装置１は、図１７に示すように、横軸が現像ポテンシャル、縦軸が感光体ドラム３２１の単位面積当たりのトナー付着量であるグラフ上に、各現像ポテンシャルにおいて計測された感光体ドラム３２１の単位面積当たりのトナー付着量をプロットする。図１７は、本実施形態に係る画像形成装置１において、感光体ドラム３２１表面の単位面積当たりのトナー付着量の現像ポテンシャルによる変化を示すグラフである。本実施形態に係る画像形成装置１は、プロットされた点に基づく近似直線の傾きを最小二乗法により算出し、その算出結果を現像γとする。本実施形態に係る画像形成装置１は、このような処理を、図１に示すＣＰＵ１０やＲＡＭ２０を用いて行う。

尚、本実施形態においては、感光体ドラム３２１の単位面積当たりのトナー付着量の現像ポテンシャルの変化による変化量としたが、搬送ベルト３１１に作像される中間転写画像の単位面積当たりのトナー量の現像ポテンシャルの変化による変化量を現像γとしても良い。この場合、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像γを計測するにはまず、上記中間転写画像の単位面積当たりのトナー量を、現像ポテンシャルを変化させて各現像ポテンシャルにおいて計測する。このように、本実施形態に係る画像形成装置１は、搬送ベルト３１１に作像される中間転写画像の単位面積当たりのトナー付着量を計測する必要があるため、そのためのトナー付着量検知センサを備えている。

そして、本実施形態に係る画像形成装置１は、横軸が現像ポテンシャル、縦軸が上記中間転写画像の単位面積当たりのトナー量であるグラフ上に、各現像ポテンシャルにおいて計測された上記中間転写画像の単位面積当たりのトナー量をプロットする。本実施形態に係る画像形成装置１は、プロットされた点に基づく近似直線の傾きを最小二乗法により算出し、算出結果を現像γとする。本実施形態に係る画像形成装置１は、このような処理を、図１に示すＣＰＵ１０やＲＡＭ２０を用いて行い、算出結果の現像γを、図１に示すＨＤＤ４０に格納している。

このようにして現像γが計測されると、本実施形態に係る画像形成装置１は、計測された現像γ及びトナー濃度に基づいて、図１８に示すような、現像γとトナー濃度との組み合わせ毎にトナー帯電量が対応付けられたトナー帯電量決定テーブルを参照することで、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量を決定する。図１８は、本実施形態に係るトナー帯電量決定テーブルの一例を示す図である。尚、図１８においては、現像γは、γ１＞γ２＞γ３＞γ４＞γ５である。このようなテーブルは、図１に示すＲＯＭ３０やＨＤＤ４０に記憶されている。

このようにしてトナー帯電量が決定されると、本実施形態に係る画像形成装置１は、図１６を参照して説明したように、計測されたトナー濃度及び決定されたトナー帯電量に基づいて、Ｄｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルを参照することで、Ｄｕｔｙ及びＶｐｐを決定する。

このとき、本実施形態に係る画像形成装置１は、主制御部１１０がＡＣ電圧の周波数を決定し、決定した周波数となるようにエンジン制御部１２０がＡＣ電圧を制御するようになっている。また、本実施形態に係る画像形成装置１は、主制御部１１０がＤｕｔｙ及びＶｐｐを決定し、決定したＤｕｔｙ及びＶｐｐとなるようにエンジン制御部１２０がＡＣ電圧を制御するようになっている。即ち、本実施形態においては、エンジン制御部１２０が印加電圧制御部として機能する。

尚、本実施形態に係る画像形成装置１は、図１６を参照して説明したように、現像ユニット３２３内におけるトナー濃度及びトナー帯電量を計測し、トナー濃度とトナー帯電量とを計測した後、Ｄｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルを参照することで、Ｄｕｔｙ及びＶｐｐを決定するように構成されている例について説明した。トナー帯電量を計測することが可能な場合、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像γ及び現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量を計測し、現像γとトナー帯電量とを計測した後、図１９に示すような、現像γとトナー帯電量との組み合わせ毎にＤｕｔｙとＶｐｐとの適正値が対応付けられたＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルを参照することで、Ｄｕｔｙ及びＶｐｐの適正値を決定するように構成されていても良い。図１９は、本実施形態に係るＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルの一例を示す図である。

従って、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像γと現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量とが判れば、図１９に示すようなＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルを参照することでＤｕｔｙ及びＶｐｐの適正値を決定することが可能となる。

また、この他、本実施形態に係る画像形成装置１は、トナー帯電量の算出／予測をせずに、現像γ及び現像ユニット３２３内におけるトナー濃度を計測し、現像γ及びトナー濃度を計測した後、図２０に示すような、現像γとトナー濃度との組み合わせ毎にＤｕｔｙとＶｐｐが対応付けられたＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルを参照することで、Ｄｕｔｙ及びＶｐｐの適正値を決定するように構成されていても良い。図２０は、本実施形態に係るＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルの一例を示す図である。

従って、本実施形態に係る画像形成装置１は、このように構成された場合、現像γと現像ユニット３２３内におけるトナー濃度とが判れば、図２０に示すようなＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルを参照することでＤｕｔｙ及びＶｐｐの適正値を決定することが可能となる。

尚、図１６及び図１９においては、トナー帯電量が大きくなるほど、Ｄｕｔｙ及びＶｐｐが小さくなる傾向にある。これは、トナー帯電量が大きいほど、引き戻し時のバイアス及びＤｕｔｙが小さくても、感光体ドラム３２１に一度付着したトナーが現像ローラ３２３ｃに引き戻されやすくなるため、引き戻し時のバイアスに影響するＶｐｐ及びＤｕｔｙを大きくする必要がないためである。

そして、上述したように、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧を現像ローラ３２３ｃに印加する画像形成装置においては、現像ローラ３２３ｃ及び感光体ドラム３２１の偏心等による現像ギャップが変動に由来して発生する周期的な画像濃度ムラや画像のボソつきを抑制するためには、現像バイアスのＤｕｔｙ及び引き戻し時のバイアスを共に小さくしなければならないが、トナー帯電量が大きいほど、Ｖｐｐ及びＤｕｔｙを小さくすることができるので、本実施形態に係る画像形成装置１は、より画像のボソつきを抑制することが可能となる。

以上、説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、低周波数のＡＣ電圧を現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加するように構成されると共に、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量に基づいてＤｕｔｙ及びＶｐｐの適正値を決定するように構成されている。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ギャップの変動に由来して発生する周期的な画像濃度ムラを抑制することが可能となると共に、画像のボソつきを抑制することが可能となる。これにより、本実施形態に係る画像形成装置１は、形成される画像の品質を向上させることが可能となる。

尚、本実施形態に係る画像形成装置１は、図１６、図１９、図２０に示したＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルのいずれかを参照することで、ＤｕｔｙとＶｐｐを決定するように構成されている例について説明した。この他、本実施形態に係る画像形成装置１は、図１６、図１９、図２０に示したＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルを、温度や湿度等の使用環境に応じて複数記憶しておき、計測された温度や湿度等の使用環境に応じたＤｕｔｙ−Ｖｐｐ決定テーブルを選択して使用するように構成されていても良い。これは、現像γやトナー帯電量は温度や湿度等の使用環境に応じて変化するためである。

従って、本実施形態に係る画像形成装置１は、このように構成された場合、使用環境に応じてＤｕｔｙ及びＶｐｐを決定することが可能となる。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ギャップの変動に由来して発生する周期的な画像濃度ムラを抑制することが可能となると共に、画像のボソつきを抑制することが可能となる。これにより、本実施形態に係る画像形成装置１は、形成される画像の品質をさらに向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係る画像形成装置１は、図１８で説明したように、現像γ及び現像ユニット３２３内におけるトナー濃度に基づいて現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量を予測するように構成されている例について説明したが、図１９で説明したように、現像ユニット３２３内におけるトナー帯電量を直接計測するように構成されていても良い。

また、本実施形態に係る画像形成装置１は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの全色について、Ｄｕｔｙ−Ｖｐｐの適正値を決定するように構成されている例ついて説明したが、画像濃度ムラ及びボソつきが目立ちやすい色についてのみ、Ｄｕｔｙ−Ｖｐｐを決定し、画像濃度ムラ及びボソつきが目立ちにくい色については、ＤＣ現像を行うように構成されていても良い。このように構成されることで、本実施形態に係る画像形成装置１は、コストの低減を図ることが可能となる。

ところで、本実施形態に係る画像形成装置１では、転写紙に付着させたいトナーの目標付着量は、転写紙の凹凸や転写紙の色による発色の違いから、紙種によって異なる。また、ユーザ設定により変更されることがある。ここで、トナーの目標付着量とは、転写紙にベタ画像を転写する際に転写紙に付着してほしい目標となる単位面積当たりのトナーの付着量のことである。

紙種について、例えば、トナーの目標付着量は、普通紙では、０．４５ｍｇ／ｃｍ^２、コート紙では、０．４ｍｇ／ｃｍ^２、色紙では、０．５ｍｇ／ｃｍ^２、白紙では、０．８ｍｇ／ｃｍ^２といった具合である。

また、ユーザ設定にいて、例えば、トナーの目標付着量は、ユーザが濃い色が好みである場合には、デフォルト値から０ｍｇ／ｃｍ^２〜＋０．１５ｍｇ／ｃｍ^２の範囲で変更され、ユーザが薄い色が好みである場合には、デフォルト値から０ｍｇ／ｃｍ^２〜＋０．１５ｍｇ／ｃｍ^２の範囲で変更されるといった具合である。

そして、本実施形態に係る画像形成装置１は、トナーの目標付着量の制御を、現像ポテンシャルを制御することで行なっている。具体的には、本実施形態に係る画像形成装置１は、トナーの目標付着量を多くする場合には、現像ポテンシャルを大きくし、トナーの目標付着量を少なくする場合には、現像ポテンシャルを小さくする。

図２１は現像ポテンシャルと引き戻し時のバイアスの電位（以下、「引き戻し電位」とする）との関係を示している。尚、引き戻し電位とは、感光体ドラム３２１の露光部の電位と現像バイアスの最大電圧値（Ｐ_ａＶ）との電位差のことである。図２１の左図は、トナーの目標付着量の制御を行う前の状態であり、感光体ドラム３２１の露光部の電位より現像ローラ３２３ｃの平均電位（Ｖ_ａｖｅ）がマイナス側の電位であるのでトナーが感光体ドラム３２１に現像される。現像領域（現像ニップ）中央で現像ローラ３２３ｃ上のキャリアと感光体ドラム３２１との間でトナーの往復運動が起き、現像領域（現像ニップ）出口付近でトナーが感光体ドラム３２１近傍のみをホッピングするので、画像濃度ムラが低下し画像の粒状性が向上（ボソつき回避）している。ところが、図２１の左図の状態からＶｐｐが一定で現像ポテンシャルが変化すると、同じＶｐｐであっても、引き戻し時のバイアスが変化してしまう。図２１の中央図に示すように、現像ポテンシャルを大きくすると、引き戻し電位が小さくなって、トナーの引き戻しが起こらず、画像濃度ムラの抑制効果が弱くなる。図２の右図に示すように、現像ポテンシャルが小さいと、引き戻し時のバイアスが大きくなって、現像領域の出口付近においてもトナーの引き戻しが起こり、画像のボソつきの抑制効果が弱くなる。

尚、図２１において、ＡＣ現像の平均電圧、即ち、ＡＣ現像における現像バイアスのＤＣ成分の電位をＶ_ａｖｅとし、感光体ドラム３２１の露光部の電位をＶ_ｐｈとしている。トナーの帯電量はマイナス側である。また、低周波数とは１０ｋＨｚ以下で、図２１左図では５．３ｋＨｚ、０．１８９ｍｓ、Ｄｕｔｙ５０％、Ｖａｖｅ３５０Ｖ、Ｖｐｐ１２００Ｖ、露光電位１００Ｖ、現像ポテンシャル（｜（−３５０）−（−１００）｜＝２５０Ｖ）であり、これが基準値の一例である。

このように、画像形成装置１は、図１６、図１９、図２０を参照して説明したような方法でＤｕｔｙ及びＶｐｐを決定するが、現像ポテンシャルが変化した際には、画像濃度ムラや画像のボソつきの抑制効果が弱くなってしまう。

そこで、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ポテンシャルに応じて現像バイアスのＶｐｐを変化させるように構成されている。図２２は、本実施形態に係る画像形成装置１における現像ポテンシャルと引き戻し時のバイアスとの関係について説明するための図である。図２２の左図の条件は図２１左図と同じである。具体的には、本実施形態に係る画像形成装置１は、図２２の中央図に示すように、トナーの目標付着量が多いとき、即ち、現像ポテンシャルが大きいときには、現像バイアスのＶｐｐを大きくし、図２２に右図に示すように、トナーの目標付着量が少ないとき、即ち、現像ポテンシャルが小さいときには、現像バイアスのＶｐｐを小さくするように構成されている。このように現像ポテンシャルが小さくとも引き戻し時のバイアスが大きくならず一定なので、現像領域の出口付近においてトナーは感光体近傍のみでホッピングすることとなり、画像のボソつきの抑制効果が得られ画像の粒状性が向上する。

本実施形態に係る画像形成装置１は、このように構成されることで、トナーの目標付着量によらず、引き戻し時のバイアスを一定にすることが可能となる。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ギャップの変動に由来して発生する周期的な画像濃度ムラを抑制することが可能となると共に、画像のボソつきを抑制することが可能となる。これにより、本実施形態に係る画像形成装置１は、形成される画像の品質を向上させることが可能となる。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１が現像バイアスのＶｐｐを決定する際の処理について、図２３を参照して説明する。図２３は、本実施形態に係る画像形成装置１が現像バイアスのＶｐｐを決定する際の処理を説明するためのフローチャートである。主制御部１１０は、事前に測定してある付着量と現像ポテンシャルから現像γを定めている。事前の測定は、画像形成装置１中のトナー付着量検知センサ等によりトナー付着量が複数回検出され、各々の現像ポテンシャルから傾き（現像γ）算出することができる（図１７を参照）。尚、現像ポテンシャルはＡＣ現像の電圧の平均電位と静電潜像における電位との差の絶対値である。

本実施形態に係る画像形成装置１が紙種情報およびユーザ設定情報を加味して現像バイアスのＶｐｐを決定する際には、主制御部１１０は、現像ポテンシャルＶｄ_１を決定する。現像ポテンシャルＶｄ_１は現像γのときの普通紙でユーザ設定がない状態としてトナー付着量が０．４５ｍｇ／ｃｍ^２となる現像ポテンシャルである。また、現像γが算出されているので、図１８、図１９、図２０を参照して説明したいずれかの方法によりＶｐｐ_１を決定する（Ｓ２３０１）。

即ち、本実施形態においては、主制御部１１０が電位差基準値決定部、現像ポテンシャル基準値決定部として機能し、Ｖｄ_１が現像ポテンシャルの基準値として決定され、Ｖｐｐ_１が電位差の基準値として決定される。

紙種情報およびユーザ設定情報と共にプリント要求(ジョブ)があるとトナーの目標付着量を決定する。普通紙でユーザ設定がない場合、現像ポテンシャルＶｄはＶｄ_１、ＶｐｐはＶｐｐ_１から変更しないが、それ以外の場合、目標付着量に合わせた現像ポテンシャルＶｄ_２やＶｐｐ_２を決定し変更する。そして、主制御部１１０は、ユーザ設定情報、若しくは、使用する紙種情報に応じたトナーの目標付着量を算出し（Ｓ２３０２）、算出したトナーの目標付着量を作像するために必要な現像ポテンシャルを現像γから決定する（Ｓ２３０３）。尚、ここで決定された現像ポテンシャルをＶｄ_２とする。即ち、本実施形態においては、主制御部１１０が現像ポテンシャル変更部として機能する。

そして、主制御部１１０は、Ｖｐｐ_２を「Ｖｐｐ_２＝Ｖｐｐ_１−（Ｖｄ_１−Ｖｄ_２）×２」として決定し、Ｖｐｐ_２をＶｐｐとする（Ｓ２３０４）。Ｓ２３０３において決定した現像ポテンシャルＶｄ_２をＶｄとし、Ｓ２３０４において決定したＶｐｐとなるように引き戻し時のバイアスを変更することなく作像条件を変更する（Ｓ２３０５）。即ち、本実施形態においては、主制御部１１０が電位差決定部として機能する。その後、変更した作像条件で作像しジョブが終了すると、ＶｐｐをもともとのＶｐｐ_１に、現像ポテンシャルＶｄをＶｄ_１に戻し次のジョブの投入を待つ。

以上、説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ポテンシャルに応じて現像バイアスのＶｐｐを変化させるように構成されている。具体的には、本実施形態に係る画像形成装置１は、図２２に示すように、トナーの目標付着量が多いとき、即ち、現像ポテンシャルが大きいときには、引き戻し時のバイアスを変更することなく現像バイアスのＶｐｐを大きくし、トナーの目標付着量が少ないとき、即ち、現像ポテンシャルが小さいときには、引き戻し時のバイアスを変更することなく現像バイアスのＶｐｐを小さくするように構成されている。このとき、本実施形態に係る画像形成装置１は、Ｖｐｐを「Ｖｐｐ＝Ｖｐｐ_１−（Ｖｄ_１−Ｖｄ_２）×２」となるように変化させる。

本実施形態に係る画像形成装置１は、このように構成されることで、トナーの目標付着量によらず、引き戻しバイアスを一定にすることが可能となる。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像ギャップの変動に由来して発生する周期的な画像濃度ムラを抑制することが可能となると共に、画像のボソつきを抑制することが可能となる。これにより、本実施形態に係る画像形成装置１は、形成される画像の品質を向上させることが可能となる。

尚、通常、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックのトナーよりも、特色のトナー、例えば、クリアトナー、白色トナー等の方がトナーの目標付着量が変更される頻度が高い。これは、画像形成装置は、一般的には、クリアトナーの付着量を上げて作像することで、画像に立体感を与えることが可能となり、白色トナーの付着量を上げて作像することで、転写紙の地の色を隠した鮮やかな画像を作像することが可能となるためである。

従って、本実施形態に係る画像形成装置１は、特色のトナーのように、付着量を変更する頻度が高い作像ユニットについてのみ、現像ポテンシャルに応じて現像バイアスのＶｐｐを変化させるように構成されていても良い。本実施形態に係る画像形成装置１は、このように構成されることで、低コストで効果的に形成される画像の品質を向上させることが可能となる。

１ 画像形成装置
２ 転写紙
１０ ＣＰＵ
２０ ＲＡＭ
３０ ＲＯＭ
４０ ＨＤＤ
５０ Ｉ／Ｆ
６０ 表示部
７０ 操作部
８０ 専用デバイス
９０ バス
１００ コントローラ
１０１ 現像電源
１０２ 電流検知部
１１０ 主制御部
１２０ エンジン制御部
１３０ 画像処理部
１４０ 操作表示制御部
１５０ 入出力制御部
２００ 給紙テーブル
２１０ 給紙ローラ
２２０ 分離ローラ対
２３０ レジストローラ対
３００ プリントエンジン
３１０ 無端状搬送手段
３１１ 搬送ベルト
３１２ 駆動ローラ
３１３ 従動ローラ
３１４ 第一のテンションローラ
３１５ 第二のテンションローラ
３２０ 作像ユニット
３２１ 感光体ドラム
３２２ 帯電ユニット
３２２ａ 帯電ローラ
３２２ｂ 帯電ローラクリーナ
３２３ 現像ユニット
３２３ａ 第一のトナー搬送スクリュー
３２３ｂ 第二のトナー搬送スクリュー
３２３ｃ 現像ローラ
３２４ 除電器
３２５ トナー回収ユニット
３２５ａ クリーニングブレード
３２５ｂ 回収トナー搬送スクリュー
３２５ｃ 回収トナー搬送路
３２５ｄ クリーニングブレード位置制御ローラ
３２６ 潤滑剤塗布ユニット
３２６ａ 固形潤滑剤
３２６ｂ 潤滑剤塗布ローラ
３２６ｃ 固形潤滑剤押圧スプリング
３２７ 潤滑剤均一化ブレード
３３０ 光書き込み装置
３４０ 一次転写ローラ
３５０ トナーボトル
３６０ 二次転写ローラ
３７０ 定着ユニット
３７１ 定着ローラ対
３８０ ベルトクリーナー
４００ プリント用排紙トレイ
４１０ 排紙ローラ対
５００ ＡＤＦ
６００ スキャナエンジン
７００ スキャン用排紙トレイ
８００ ディスプレイパネル
９００ ネットワークＩ／Ｆ

特開平５−２５７３６９号公報

Claims (7)

1. 現像剤を担持する現像剤担持部と潜像を担持する潜像担持部とが対向する現像領域において、前記現像剤担持部から前記現像剤を前記潜像に向けて移動させるために印加される交流現像の電圧を制御する印加電圧制御装置であって、
   前記交流現像の平均電位と前記潜像における電位との差の絶対値である現像ポテンシャルの大きさに応じて、前記交流現像における引き戻し時のバイアスが一定となるように、前記交流現像の最大電圧値と最小電圧値との電位差を決定する電位差決定部と、
   決定された前記電位差となるように前記交流現像の電圧を制御する印加電圧制御部と、
   前記電位差の基準値を決定する電位差基準値決定部と、
   前記現像ポテンシャルの基準値を決定する現像ポテンシャル基準値決定部と、
   前記現像剤の転写紙への目標付着量に応じて前記現像ポテンシャルの値を前記基準値から変更する現像ポテンシャル変更部と、を備え、
   前記電位差決定部は、前記電位差を、
   前記電位差の基準値−（前記現像ポテンシャルの基準値−変更後の前記現像ポテンシャルの値）×２に決定する、
   ことを特徴とする印加電圧制御装置。
2. 前記電位差基準値決定部は、前記現像剤担持部から前記潜像に一度移動した前記現像剤が前記現像剤担持部に引き戻されるように、前記電位差の基準値を決定することを特徴とする請求項１に記載の印加電圧制御装置。
3. 前記電位差決定部は、前記現像ポテンシャルが大きいほど前記電位差が大きくなるように、前記電位差を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の印加電圧制御装置。
4. 前記電位差決定部は、前記現像ポテンシャルが小さいほど前記電位差が小さくなるように、前記電位差を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の印加電圧制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の印加電圧制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
6. 現像剤を担持する現像剤担持部と潜像を担持する潜像担持部とが対向する現像領域において、前記現像剤担持部から前記現像剤を前記潜像に向けて移動させるために印加される交流現像の電圧を制御する印加電圧制御方法であって、
   前記交流現像の最大電圧値と最小電圧値の基準値を決定し、
   前記交流現像の平均電位と前記潜像における電位との差の絶対値である現像ポテンシャルの基準値を決定し、
   前記現像剤の転写紙への目標付着量に応じて、前記現像ポテンシャルの値を前記基準値から変更し
   前記現像ポテンシャルの大きさに応じて、前記交流現像における引き戻し時のバイアスが一定となるように、前記交流現像の最大電圧値と最小電圧値との電位差を決定するとき、当該電位差を、前記電位差の基準値−（前記現像ポテンシャルの基準値−変更後の前記現像ポテンシャルの値）×２に決定し、
   決定された前記電位差となるように前記交流現像の電圧を制御することを特徴とする印加電圧制御方法。
7. 現像剤を担持する現像剤担持部と潜像を担持する潜像担持部とが対向する現像領域において、前記現像剤担持部から前記現像剤を前記潜像に向けて移動させるために印加される交流現像の電圧を制御する印加電圧制御プログラムであって、
   前記交流現像の平均電位と前記潜像における電位との差の絶対値である現像ポテンシャルの大きさに応じて、前記交流現像における引き戻し時のバイアスが一定となるように、前記交流現像の最大電圧値と最小電圧値との電位差を決定するステップと、
   決定された前記電位差となるように前記交流現像の電圧を制御するステップと、
   前記電位差の基準値を決定する電位差基準値決定ステップと、
   前記現像ポテンシャルの基準値を決定する現像ポテンシャル基準値決定ステップと、
   前記現像剤の転写紙への目標付着量に応じて前記現像ポテンシャルの値を前記基準値から変更する現像ポテンシャル変更ステップと、を含み、
   前記電位差を決定するステップにおいて、前記電位差の決定を、
   前記電位差の基準値−（前記現像ポテンシャルの基準値−変更後の前記現像ポテンシャルの値）×２に決定するステップを実行させることを特徴とする印加電圧制御プログラム。